Linux可加载内核模块剖析

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1、Linux可加载内核模块剖析2.6内核透视图简介：Linux®可加载内核模块（从内核的1.2版木开始引入）是Linux内核的最重要创新Z-o它们提供了可伸缩的、动态的内核。探索隐藏在可加载模块后面的原理，并学习这些独立的对象如何动态地转换成Linux内核的一部分。Linux就是通常所说的单内核（monolithickernel）,即操作系统的人部分功能都被称为內孩；并在特权模式下运行。它与微型内核不同，后者只把基木的功能（进程间通信［IPC］、调度、基木的输入/输出［I/O］和内存管理）当作内核运行，而把其他功能（驱动程序、网络堆栈和文件系统）排除在特权空间

2、之外。因此，您可能认为Linux是一个完全静态的内核，但事实恰恰相反。通过Linux内核模块（LKM）可以在运行时动态地更改LinuxodeveloperWorksTim所著的其他剖析系列文章•Linuxflash文件系统咅lj析•Security-EnhancedLinux（SELinux）剖析•实时Linux架构剖析•LinuxSCSI子系统咅lj析•Linux文件系统剖析•Linux网络栈剖析•Linux内核剖析•Linuxslab分配器剖析•Linux同步方法剖析•Tim所著的所有畀瞒……系列文章/T动，杏更攻是指可以将新的功能加载到内核、从内核去除

3、某个功能，甚至添加使用其他LKM的新LKMoLKM的优点是可以最小化内核的内存占用，只加载需要的元素（这是嵌入式系统的重要特性）。Linux不是可以进行动态更改的惟一（也不是第一个）单内核。BerkeleySoftwareDistribution（BSD）的变体、SunSolaris＞更老的内核（比如OpenVMS）,以及其他流行的操作系统（比如Microsoft®Windows®和AppleMacOSX）都支持可加载模块。剖析内核模块LKM与直接编译到内核或典型程序的元素有根本区别。典型的程序有一个main函数，其中LKM包含entry和exit函数（在2

4、.6版本，您可以任意命名这些函数）。当向内核插入模块时，调用entry函数，从内核删除模块时则调用exit函数。因为entry和exit函数是用户定义的，所以存在module_init和module_exit宏，用于定义这些函数属于哪种函数。LKM还包含一-组必姿的宏和一组可拡的宏，用于定义模块的许可证、模块的作者、模块的描述等等。图1提供了一个非常简单的LKM的视图。图1.简单LKM的源代码视图frincl^deUniili-cletinitMODULE_LICENSEInG?I.,r1;ModuleMODULE_AUTH

5、OR:''ModuleAuthor^)；macrosMODULE_DESCRIPTIONI:;Stetict__initmod_«ntry_func:mid)j1returnD;JModulecontractor/hvoid«xit.mod^exit_func!void)idestructor1x«tuxtiJmodule^init(OKxi_en):Entry/exitmoduleexit(B»od_exlt_func);macros2.6版本的Linux内核提供了一个新的更简单的方法，用于构建LKM。糙LKM时，可以使用典型的用户工具管理模块（尽管内部

6、己经改变）：标准insmod（安装LKM）,rmmod（删除LKM）,modprobc（insmod和rmmod的包装器），depmod（用于创建模块依赖项）,以及modinfo（用于为模块宏查找值）。更多关于为2.6版本内核构建LKM的信息，请查看参考资料。回页首剖析内核模块对象LKM只不过是一个特殊的可执行可链接格式（ExecutableandLinkableFormat,ELF）对象文件。通常，必须链接对象文件才能在可执行文件屮解析它们的符号和结果。由于必须将LKM加载到内核后LKM才能解析符号，所以LKM仍然是一个ELF对象。您可以在LKM上使用标准

7、对象工具（在2.6版木屮，内核对象带有后缀・ko,）。例如，如果在LKM上使用objdump实用工具，您将发现一些熟悉的区段（section）,也口.方ext（说明）、・data。己初始化数据）和•方ss（块开始符号或未初始化数据）。您还可以在模块屮找到其他支持动态特性的区段。.init.text区段包含modulc_init代码，・exit,text区段包含module_exit代码（参见图2）o.modinfo区段包含各种表示模块许可证、作聶和描述等的宏文本。了解LKM的基础知识之后，现在我们进一步探索模块是如何进入内核的，以及在内核内部是如何管理模块的

8、。回页首LKM的生命周期在用户空间屮，insmod（